兼顾柔性直流配电系统经济成本的优化下垂控制策略

柔性直流配电系统运行方式多样且源荷功率波动具有高频随机性。为解决传统下垂控制未计及运行损耗、功率分配不合理和电压动态调节不理想等问题,首先分析系统运行损耗最小时的潮流优化方法,推导出经济下垂系数优化分配各站功率。为减小直流电压偏差,尽量避免换流站参数越限,提出下垂系数按电压裕度和换流站实时最大功率裕度自适应调整。最后以系统功率波动时直流电压偏差大小作为判断条件,给出优化下垂系数的选择方法,提出一种兼顾系统经济成本和换流站参数裕度的优化下垂控制策略。在PSCAD上搭建双端柔性直流配电系统仿真模型,不同运行工况的仿真结果验证了该策略的有效性。     

多端柔性直流配电系统下垂控制动态特性分析

多端柔性直流配电系统能更好地满足未来城市配电系统发展需求,其灵活的运行方式也给控制系统带来了新的挑战。针对换流器的不同下垂控制特性,理论分析了控制系统的超调量、阻尼比等动态性能,讨论了下垂系数对换流器功率输出动态特性的影响,进行了小扰动稳定分析。基于DIgSILENT仿真软件搭建了改进的IEEE 33节点算例,理论分析与仿真结果表明,I_(dc)-U_(dc)与Q-U_(ac)下垂控制相对其他下垂策略具有较好的动态特性以及较高的安全稳定裕度,更适合应用于多端互联的柔性直流配电系统。     

柔性直流配电系统下垂系数选取范围研究

直流电压下垂控制模式下,如何选取合理的下垂系数成为直流配电网稳定控制范畴的难点。针对这个问题,本文提出一种适用于柔性直流配电系统的下垂系数选取方法。该方法在考虑下垂控制特性和网络传输特性的基础上,针对柔性直流系统整流侧和逆变侧分别建立带下垂控制特性的P-V特性曲线,得到了下垂系数选取范围与参考运行工作点的关系,揭示了下垂控制对直流系统可行域的影响规律,即随着下垂控制功率参考值的增大,为了保障直流电压运行在合理水平,下垂系数不能超过上限。     

柔性直流配电系统控制策略与保护技术研究综述

柔性直流配电系统作为现代电网建设的重要发展方向,能够实现综合多样化能源、优化配网结构、消减分布式电源和负荷波动不确定性等目的。但相关技术短板在一定程度上限制了其应用,开展对系统协调控制和故障保护等问题的研究是推动柔性直流配电网形态快速升级的关键步骤。基于系统控制策略和保护技术,分析了柔性直流配电网在控制方式与调度优化、故障特性分析、故障检测与定位以及隔离手段方面的国内外最新研究进展,论述了当前理论和应用的不足之处,并对后续研究应关注的问题进行展望。     

基于 MMC 的柔性直流系统控制策略研究

模块化多电平换流器作为柔性直流输电系统的常见换流器拓扑结构,对其进行控制策略研究具有重要意义。首先介绍了MMC的拓扑结构和基本工作原理,推导得到了MMC-HVDC的简化电路模型,设计了dq坐标系下的内环电流控制器及外环控制器;然后研究了MMC-HVDC系统下的有功/无功控制策略,并在PSCAD/EMTDC中搭建了双端MMC-HVDC系统并进行仿真研究,仿真结果表明了该电路模型的正确性及控制策略的有效性。     

基于RTDS的海上风电柔性直流输电系统自适应下垂控制

针对实现直流系统并网已迫在眉睫的问题,提出基于RTDS的海上风电柔性直流输电系统自适应下垂控制。基于RTDS的海上风电柔性直流输电系统,建立海上风电柔性直流输电模型,探讨了自适应下垂控制策略。通过试验证明自适应下垂控制模型在大规模远海岸上柔性直流输电技术上有更好的应用前景。     

基于最优潮流的多端柔性直流输电系统控制策略

在考虑风功率预测的多端柔性直流输电系统中,通过对交直流系统进行多目标潮流优化,将优化得到的各换流站有功功率和直流电压作为最优参考值,结合广义下垂控制对各换流站的控制系数进行调整,从而对多端柔性直流输电系统中各换流站的控制策略进行优化。同时,利用MATLAB对考虑风功率预测的多端柔性直流输电系统进行控制策略优化,对多种情况下的潮流结果进行分析比对,验证该控制策略优化方法的有效性。     

基于柔性直流配电系统的10 kV交直流备自投技术

柔性直流配电系统的接入使变电站10 kV侧电源结构发生变化,传统10 kV分段备自投装置不再适用。对此,通过分析柔性直流配电系统对变电站10 kV备自投逻辑的影响,设计了10 kV柔性直流备自投装置功能、通信架构及动作判据,并在此基础上提出3种10 kV交直流备自投控制策略,形成动作策略流程图。最后,基于珠海三端柔性直流配电网示范工程,通过PSCAD/EMTDC仿真验证了所提策略的有效性,并归纳总结各项策略的技术特点及适用范围。与传统10 kV分段备自投技术相比,所提方案可有效提高变电站供区重要负荷的供电可靠性。     

多端柔性直流输电系统的自适应下垂控制策略研究

直流电压稳定是多端柔性直流输电（VSC-MTDC）系统控制的关键问题之一。针对传统下垂控制策略参数不易整定、控制精度低、难以应对多种工况等缺点,本文提出一种自适应下垂控制策略,首先结合系统潮流分析结果和换流站功率分配设计下垂系数稳态值,并依据换流站本地电气量引入自适应改变下垂参数的控制律,使下垂系数可根据不同工况进行调节优化,并有效降低暂态过程中的功率振荡。在PSCAD/EMTDC中搭建四端VSC-MTDC模型进行算例验证,仿真结果证明,本文所提改进自适应下垂控制策略能有效提升换流站在不同工况下的性能,提升系统的灵活性和可靠性。     

基于电压下垂法的直流微电网混合储能系统控制策略

以稳定直流母线电压和优化蓄电池工作过程为目的,提出了一种基于电压下垂法的直流微电网混合储能控制策略。该控制策略根据直流母线电压信息,利用超级电容快速补偿母线功率缺额的高频部分;通过蓄电池对超级电容进行能量补充,间接补偿母线功率缺额的低频部分;利用超级电容电压不能突变的特点,实现对蓄电池电流的平滑控制。控制系统以直流母线电压、超级电容电压及蓄电池荷电状态为判断条件,自动切换工作模式。实验表明,该控制策略可自动调节蓄电池和超级电容出力,维持直流母线电压在额定值附近小范围波动,有效地减小了蓄电池充放电次数,延长其使用寿命。     

基于前馈补偿的柔性直流配电系统下垂控制方法

针对柔性直流配电系统采用的Udc-P和Udc-Idc两种典型下垂控制策略,建立了基于动态导纳的下垂控制小扰动稳定分析模型。研究了直流线路参数、交流互联电网强度以及直流负荷等影响因素变化时系统出现的不稳定现象;进而提出了基于带通滤波的前馈补偿下垂控制方法,并对补偿前后的系统稳定性进行了分析比较。最后通过改进的IEEE 33节点配电系统算例进行时域仿真测试,仿真结果表明所提方法能够有效提高系统阻尼与稳定性。     

基于多端直流网络潮流分布的变斜率下垂控制策略

柔性直流输电(flexible AC transmission system,FACTS)是大规模可再生能源并网的有效技术手段。下垂控制作为多端直流输电系统(multi-terminal high voltage direct current transmission,MTDC)主要的站间协调控制方式,存在直流功率利用率低、直流电压质量较差、易造成系统过电压等缺点。为有效改进下垂控制的控制性能,首先推导直流网络通用潮流计算算法,该算法适用于换流站任意控制方式组合的直流网络。基于潮流计算结果,提出变斜率下垂控制策略。该策略制定了3种控制模式,根据不同需求,通过相关计算,重新分配下垂系数。最后,在PSCAD/EMTDC中搭建4端直流网络进行时域仿真验证。结果表明,所提出的变斜率下垂控制策略能有效减小稳态误差,并有效预防过电压。     

适用于直流配电网的改进下垂电压控制策略

为了解决直流配电网传统下垂控制中有功功率波动过大所引起系统直流电压大幅度变化的问题,首先对传统的电压下垂控制进行了分析,并由此提出了改进下垂电压控制策略.该策略在传统下垂控制的基础上,将下垂系数由常量转换为变量,通过监测系统直流电压,构建下垂系数与直流电压偏差函数关系,并引入电压裕度和指令上、下限值,使其能将系统直流电压限定在设定范围内.系统在受到小功率扰动时能保持传统下垂控制快速调节不平衡功率的优点;受到大功率扰动后能自我修正下垂系数,加强电压控制性,减小系统电压偏差.最后,在PSCAD/EMTDC仿真平台搭建两端供电式直流配电网模型,对改进下垂电压控制策略进行仿真分析,并和传统控制策略进行了对比,仿真结果表明,相比传统下垂控制,改进下垂控制能更有效地稳定系统电压.     

基于下垂系数模糊自适应的APF直流侧电压控制策略

有源电力滤波器(active power filter,APF)直流侧电压控制是其关键技术。直流侧电压大小直接影响APF的功率损耗和补偿性能。在某些复杂的工业应用场合,各种负载的波动会造成APF公共耦合处网侧电压的严重波动,影响了其补偿性能。以三线三相APF为例,分析其损耗、补偿性能与直流侧电压关系,提出一种下垂系数模糊自适应的APF直流侧电压控制策略。结果表明:当网侧电压升高或降低时,可以通过提高或降低直流侧电压来提高其补偿性能与降低其功率损耗;仿真与实验验证了其可行性与正确性。     

基于功率下垂特性的直流微电网分布式控制

针对直流微电网传统的下垂控制微源间功率分配不均导致系统环流以及直流母线电压偏移造成系统不稳定等问题,提出了一种基于功率下垂特性的直流微电网分布式控制.该方法通过引入微源输出电压、输出功率标幺值来效验微源的输出功率,确定各微源的运行条件,从而实现负载功率按照分配功率与额定功率成比例的方法精确分配,减少了系统环流;通过增加...     

A Power Balance Strategy of DC Microgrid Based on Improved Droop Control

As a widely used control strategy for microgrids, droop control has notable advantages of dispensing with communication networks, plug and play, etc. However, there exists an inherent contradiction between current distribution accuracy and bus voltage balance in traditional droop control. To solve this problem, an improved droop control strategy is proposed in this paper. Firstly, by injecting AC small signal into the converter, the frequency is introduced as the global control variable;secondly, the power balance between DGs is realized in line with the characteristics of frequency droop and voltage droop. In order to improve the poor power quality caused by the injected AC small signal, the injection of AC signal is stopped when the system becomes stable. Finally, the effectiveness and feasibility of the control strategy in current distribution and bus voltage maintenance are verified by MATLAB/Simulink. © 2022 Editorial Department of Zhejiang Electric Power. All rights reserved.     

基于自适应功率调节的多端柔性直流配电网主从控制策略

针对多端柔性直流配电网(multi-terminal flexible DC distribution network, MFDCDN)传统控制策略存在的电压偏差大、通信依赖性强、参数整定困难等问题,首先分析MFDCDN的典型拓扑和运行方式,然后结合主从控制与下垂控制的优点,提出一种自适应功率调节的MFDCDN主从控制策略。该策略可保障各从属换流站实现电压无差调节和维持功率平衡,从站通过检测母线电压信号能够不依赖通信系统进行模式切换。最后,基于PSCAD/EMTDC平台搭建仿真模型,通过模拟主站退出和负载切除等工况,验证了所提控制策略的有效性和优越性。     

直流配电网光伏变流器柔性出力自适应分段下垂控制

在含光伏的直流配电网系统中,传统的下垂控制在光伏出力变化的情况下,存在功率分配不均衡及母线电压偏差大等问题。针对光伏出力受环境因素影响较为严重,引起传统下垂控制效果变差这一问题,根据光伏出力变化情况自适应调节下垂特性曲线,使其在重载条件下实现功率的精确分配,在轻载条件下,实现母线电压的稳定控制。通过建立下垂控制输出阻抗模型,分析了下垂系数自适应变化对系统环流抑制能力及均流度的影响。在MATLAB/Simulink中搭建光伏直流配电网进行仿真验证。理论分析和仿真验证表明所提光伏变流器柔性出力自适应分段下垂控制能够按照光伏电源出力动态调节功率分配任务,在重载时可以提高系统功率分配精度,轻载情况下可以减小直流母线电压偏差。